Ein gigantischer Gammastrahlenausbruch trifft die Erde. Während die großen Satelliten davon geblendet werden, zeigt ein winziger experimenteller Cubesat, was er kann.

Brünn – Der „absolut monströse“ Gammastrahlenausbruch, der die Erde im vergangenen Oktober getroffen hat, war gewaltig. Das zeigt auch ein kleiner, aber wichtiger Aspekt der Geschichte: Von dem Gammastrahlenausbruch am 9. Okober 2022 wurden zahlreiche große Instrumente, die im Weltall sind, um exakt dieses Phänomen zu beobachten, geblendet. Der kleinste astrophysikalische Satellit der Welt, GRBAlpha, konnte dagegen die Werte des gewaltigen Himmelsereignisses aufzeichnen.

„Während Instrumente auf großen Nasa-Satelliten wie dem Fermi Gamma-ray Observatory von der extremen Helligkeit dieser Quelle überfordert waren und ihre maximale Helligkeit nicht messen konnten, war GRBAlpha mit seinem relativ kleinen und technisch innovativen Detektor in der Lage, die Helligkeit des Flares sogar in seinem Maximum zu messen und so zur Erforschung dieses außergewöhnlichen Phänomens beizutragen“, berichtet Jakub Řípa von der Masaryk-Universität im tschechischen Brünn in einer Mitteilung. Řípa ist Autor einer Studie zu dem Gammastrahlenausbruch, die im Fachjournal Astronomy and Astrophysics veröffentlicht wurde.

Winziger Satellit zeichnet Maximum des Gammastrahlenausbruchs auf

Bei dem Satelliten GRBAlpha handelt es sich um einen Cubesat. Also einen winzigen Satelliten mit den Abmessungen 11,35 cm x 10 cm x 10 cm und einem Gewicht von etwas mehr als einem Kilogramm. Der experimentelle Satellit wird von einem Team aus ungarischen, slowakischen, tschechischen und japanischen Forschenden betrieben und umkreist die Erde seit März 2021 in einer Höhe von 500 bis 550 Kilometern.

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„Unser Satellit durchquerte zum Zeitpunkt des Ausbruchs den Strahlungsgürtel um den Nordpol“, erklärt Řípa gegenüber Space.com. „Als ich mir die Daten ansah, erkannte ich zunächst nicht, dass die große Beule in der Lichtkurve der Gammastrahlenausbruch war.“ Er habe zuerst gedacht, es handele sich um einen Teil des Strahlungsgürtels. „Als ich erkannte, dass es sich um einen Gammastrahlenausbruch handelte, war ich schockiert, denn ich hatte nicht erwartet, etwas so Helles zu sehen“, erinnert sich der Forscher.

GRBAlpha hat bewiesen, dass auch kleine Satelliten wichtige Beobachtungen liefern und die Arbeit der großen Weltraummissionen wirksam ergänzen können.

Nasa-Satelliten, die Gammastrahlenausbrüche messen sollen, waren geblendet

„Die Detektoren der wichtigsten Gammastrahlenausbruch-detektierenden Satelliten waren überwältigt von der enormen Helligkeit von GRB 221009A“, erzählt Norbert Werner, Leiter der Forschungsgruppe „High Energy Astrophysics“ an der Masaryk-Universität und Co-Initiator des GRB-Alpha-Projekts gegenüber Space.com. „Unsere Daten sind ungesättigt, das heißt, wir konnten die Spitzenhelligkeit dieses außergewöhnlichen Ausbruchs messen und Informationen liefern, die die Hauptsonde zur Beobachtung von Gammastrahlenausbrüchen nicht liefern konnte.“ Werner geht davon aus, dass der kleine Detektor auf dem Satelliten im Fall von GRB 221009A ein Vorteil war – die Detektoren auf den Flaggschiff-Gammastrahlenausbruch-Satelliten „Fermi“, „Swift“ und „Integral“ seien viel größer.

Blick in die Tiefen des Universums – So sieht „Hubble“ das Weltall

Der Ring-Nebel (M57) ist ein planetarischer Nebel im Sternbild Leier. Es handelt sich um die leuchtenden Überreste eines einst sonnenähnlichen Sterns, der vor etwa 20.000 Jahren seine äußere Gashülle abgestoßen hat. Der Ring hat einen Durchmesser von etwa 1,3 Lichtjahren. Im Inneren befindet sich ein weißer Zwergstern.

Der ikonische Pferdekopfnebel ist ein beliebtes Ziel für Amateur- und Berufsastronomen. Der Pferdekopfnebel ist Teil einer Dunkelwolke im Sternbild Orion, die von einem rot leuchtenden Nebel (IC 434) beleuchtet wird. Der Nebel ist etwa 1500 Lichtjahre von der Erde entfernt.

Diese Aufnahme der elliptischen Radiogalaxie Hercules A stammt ebenfalls vom „Hubble“-Weltraumteleskop der Nasa. Die Galaxie ist 2,1 Milliarden Lichtjahre entfernt und befindet sich im Sternbild Herkules. Zu sehen sind riesige Plasma-Jets, die vermutlich von einem supermassereichen schwarzen Loch im Innern der Galaxie angetrieben werden.

Auf diesem Bild sind zwei Spiralgalaxien zu sehen, die miteinander interagieren. Die Gruppe trägt den Namen Arp 273. Dass die beiden Galaxien in dieser Gruppe miteinander interagieren oder interagiert haben, erkennt man der US-Raumfahrtorganisation Nasa zufolge an den ungewöhnlichen Spiral-Mustern. Arp 273 ist etwa 300 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt, und auch die beiden Galaxien liegen eigentlich zehntausende Lichtjahre weit auseinander. Nur eine sehr zarte „Brücke“ verbindet die beiden.

Eine majestätische Spiralgalaxie ist auf diesem Bild des „Hubble“-Weltraumteleskops der Nasa zu sehen. Es handelt sich um die Spiralgalaxie NGC 2841, die 46 Millionen Lichtjahre entfernt, im Sternbild Großer Bär zu finden ist.

Wie ein Feuerwerk sieht diese „Hubble“-Aufnahme aus. Tatsächlich handelt es sich um das Sternentstehungsgebiet NGC 3603 im Sternbild „Kiel des Schiff“. Der Nebel ist etwa 20.000 Lichtjahre entfernt und längst nicht so friedlich, wie er aussieht: UV-Strahlung und heftige Sternenwinde haben den Blick auf den Sternhaufen freigegeben. NGC 3603 behebergt einige der größten bekannten Sterne. Sie sterben früh, weil sie ihren Wasserstoff schnell verbrennen am Ende steht eine Supernova-Explosion.

Seit seinem Start hat GRBAlpha 42 Ereignisse aufgezeichnet, davon waren 27 Gammastrahlenausbrüche. Der Detektor des kleinen Satelliten hat dabei nach Angaben der Forschenden im Durchschnitt 400 Photonen pro Sekunde gemessen. Bei dem gigantischen Gammastrahlenausbruch vom 9. Oktober 2022 sind jedoch 22.000 Photonen pro Sekunde an dem Detektor angekommen. Auch ein Instrument der Esa-Sonde „Solar Orbiter“, ein chinesischer Satellit sowie der russische Satellit Spektr-RG konnten den Ausbruch messen.

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Gammastrahlenausbruch kommt zustande, wenn ein schwarzes Loch entsteht

Gammastrahlenausbrüche sind keine seltenen Ereignisse – ein derart heftiger Ausbruch kommt dagegen nur einmal alle 10.000 Jahre vor, hat ein anderes Forschungsteam berechnet. Viele Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Ausbrüche entstehen, wenn ein riesiger Stern kollabiert und zu einem schwarzen Loch wird. Dabei schießen mächtige Materie-Jets heraus, die – wenn sie genau auf die Erde gerichtet sind – von Satelliten entdeckt werden können. Das Signal vom 9. Oktober 2022, das den Namen GRB 221009A bekommen hat, war nach Angaben von Astronominnen und Astronomen etwa 1,9 Milliarden Jahre unterwegs, bis es die Erde erreichte.

Die Forschungsgruppe, die GRBAlpha betreibt, ist zufrieden mit dem Cubesat: „GRBAlpha hat bewiesen, dass auch kleine Satelliten wichtige Beobachtungen liefern und die Arbeit der großen Weltraummissionen wirksam ergänzen können“, freut sich der Astrophysiker Filip Münz, ein Mitautor der Studie. Andere Länder und Institutionen würden mittlerweile an vergleichbaren Nanosatelliten arbeiten, weiß der Initiator des Projekts, Norbert Werner. (tab)

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